(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続パッドが設けられた配線基板であって、半導体チップの、電極パッドが設けられた一の面が前記配線基板とは反対側に向くように、前記半導体チップが搭載された前記配線基板を準備するステップと、
前記半導体チップの、前記配線基板とは反対側に向いた前記一の面に、第１の絶縁層を形成するステップと、
前記第１の絶縁層上に、熱可塑性を有する第２の絶縁層を形成するステップと、
前記導電性ワイヤの一端を前記配線基板の接続パッドに熱圧着し、前記導電性ワイヤの他端を前記半導体チップの前記電極パッドに熱圧着するとともに、熱圧着する際に発せられる熱によって軟化した前記第２の絶縁層に、前記導電性ワイヤの前記一端と前記他端との間の一部を埋め込むワイヤボンディングステップと、を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁層は熱硬化性の樹脂からなり、
前記ワイヤボンディングステップにおいて、熱圧着する際に発せられる前記熱によって前記第１の絶縁層を硬化させる、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁層の硬化温度は、前記第２の絶縁層の軟化温度よりも低い、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤボンディングステップ中に、前記第２の絶縁層を、前記第２の絶縁層の軟化温度以上に加熱する、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ワイヤボンディングステップ中に、前記導電性ワイヤの温度を、前記第２の絶縁層の軟化温度以上に加熱する、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層を、前記半導体チップの前記一の面の周辺部に形成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体チップの前記電極パッドは、前記半導体チップの前記一の面の中央部に配されている、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ワイヤボンディングステップにおいて、前記導電性ワイヤは、前記配線基板の前記接続パッドから前記第２の絶縁層に向かって延ばされ、前記第２の絶縁層を通して、前記半導体チップの前記電極パッドに向かって延ばされる、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ワイヤボンディングステップにおいて、前記導電性ワイヤは、前記半導体チップの前記電極パッドから前記第２の絶縁層に向かって延ばされ、前記第２の絶縁層を通して、前記配線基板の前記接続パッドに向かって延ばされる、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ワイヤボンディングステップの前に、前記半導体チップの前記電極パッド上に、金属バンプを形成し、
前記第２の絶縁層を、前記電極パッドの高さよりも高くなるように形成する、請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体チップは、絶縁性の接合部材を介して前記配線基板に接合されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体チップは、別の半導体チップを介して前記配線基板に接合されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
少なくとも前記半導体チップおよび前記導電性ワイヤを、絶縁性の封止体で覆うステップをさらに有する、請求項１から１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
接続パッドが設けられた配線基板と、
電極パッドが設けられた半導体チップと、を有し、
一端が前記配線基板の前記接続パッドに接続され、他端が前記半導体チップの前記電極パッドに電気的に接続されている導電性ワイヤと、
前記半導体チップの、前記電極パッドが設けられた一の面が前記配線基板とは反対側に向くように、前記半導体チップが前記配線基板に搭載されている半導体装置であって、
前記半導体チップの、前記配線基板とは反対側に向いた前記一の面に、熱硬化性の第１の絶縁層が形成されており、
前記第１の絶縁層上に、熱可塑性を有する第２の絶縁層が形成されており、
熱硬化性の前記第１の絶縁層の硬化温度は、熱可塑性を有する前記第２の絶縁層の軟化温度よりも低い、
前記導電性ワイヤの前記一端と前記他端との間の一部が前記第２の絶縁層に埋まっている、半導体装置。
【請求項１５】
前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層は、前記半導体チップの前記一の面の周辺部に形成されている、請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記半導体チップの前記電極パッドは、前記半導体チップの前記一の面の中央部に配されている、請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記導電性ワイヤは、前記接続パッドから、前記第２の絶縁層に向かって延び、前記第２の絶縁層内を通って、前記半導体チップの前記電極パッドに向かって延びている、請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記半導体チップの前記電極パッド上に、金属バンプが形成されており、
前記第２の絶縁層の高さが、前記電極パッドの高さよりも高い、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記半導体チップは、絶縁性の接合部材を介して前記配線基板に接合されている、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記半導体チップは、別の半導体チップを介して前記配線基板に接合されている、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記半導体チップ上に、絶縁性の接合部材を介してさらに別の半導体チップが搭載されている、請求項１４から２０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項２２】
少なくとも前記半導体チップおよび前記導電性ワイヤが、絶縁性の封止体で覆われている、請求項１４から２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記半導体チップの前記電極パッドと前記配線基板の前記接続パッドとを接続する導電性ワイヤが複数設けられており、
前記第２の絶縁層に埋まっている前記導電性ワイヤの他に、前記第２の絶縁層上に配された別の導電性ワイヤを有している、請求項１４から２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記第２の絶縁層上に第３の絶縁層が形成されており、
前記第３の絶縁層上に、熱可塑性を有する第４の絶縁層が形成されており、
前記半導体チップの前記電極パッドと前記配線基板の前記接続パッドとを接続する導電性ワイヤが複数設けられており、
前記第２の絶縁層に埋まっている前記導電性ワイヤの他に、前記第４の絶縁層に埋まっている別の導電性ワイヤを有している、請求項１４から２２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々な種類の半導体装置が製造されている。半導体装置は、半導体チップと配線基板とを有する。半導体チップは、配線基板に搭載されており、配線基板に形成されている配線と電気的に接続されている。
【０００３】
このような半導体装置の１つとして、ワイヤによって、半導体チップと配線基板とが電気的に接続されたものがある。ワイヤは、半導体チップ上の電極パッドおよび配線基板上の接続パッドに接続されている。特許文献１、特許文献２および特許文献３には、半導体チップの一面の中央部に電極パッドが設けられている半導体装置が開示されている。
【０００４】
半導体チップの中央部に電極パッドが形成されている場合、ワイヤは、半導体チップの中央部から、半導体チップの周縁近傍を通って、配線基板の接続パッドに延びている。このように導電性ワイヤが長い場合、導電性ワイヤのループが高くなり、半導体装置を薄型化することが困難になるという問題がある。また、半導体チップを封入する封入樹脂の流れによって、ワイヤが流れ、ワイヤに短絡が生じるという問題もある。
【０００５】
これらの２つの問題に対応するため、特許文献３に記載の半導体装置では、半導体チップに下ポリイミドテープを貼り付けて、下ポリイミドテープに接するようにワイヤを形成している。そして、下ポリイミドテープに上ポリイミドテープを貼り付けて、両ポリイミドテープでワイヤを挟んで、当該ワイヤを固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０２４０２４号
【特許文献２】特開２００８−２５１９２９号
【特許文献３】特開平１１−１３５５３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３では、配線基板と半導体チップとをワイヤで接続した後、上ポリイミドテープによって、ワイヤは強く押し付けられる。そのため、ワイヤの変形が生じる虞がある。ワイヤが変形すると、ワイヤ同士の間またはワイヤと半導体チップとの間で短絡が生じる虞があるという課題がある。
【０００８】
また、２つのポリイミドテープの間に空隙が生じ、ワイヤの固定が不十分になる虞があるという課題もある。さらに、接着材が塗布されたポリイミドテープが２つ重ねられるため、２つのポリイミドテープの合計の厚みが大きくなり、半導体装置の厚みが増すという課題もある。
【０００９】
したがって、上記課題の少なくとも１つを解決する、改良された半導体装置および半導体装置の製造方法が提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態における半導体装置の製造方法では、まず、半導体チップが搭載された配線基板を準備する。配線基板には接続パッドが設けられている。半導体チップの、電極パッドが設けられた一の面は、配線基板とは反対側に向いている。次に、半導体チップの、配線基板とは反対側に向いた一の面に、第１の絶縁層を形成する。次に、第１の絶縁層上に、熱可塑性を有する第２の絶縁層を形成する。それから、導電性ワイヤの一端を配線基板の接続パッドに熱圧着し、導電性ワイヤの他端を半導体チップの電極パッドに熱圧着するとともに、熱圧着する際に発せられる熱によって軟化した第２の絶縁層に、導電性ワイヤの一端と他端との間の一部を埋め込む。
【００１１】
また、一実施形態における半導体装置は、接続パッドが設けられた配線基板と、電極パッドが設けられた半導体チップと、導電性ワイヤと、を有する。導電性ワイヤの一端は配線基板の接続パッドに接続され、導電性ワイヤの他端は半導体チップの電極パッドに接続されている。半導体チップの、電極パッドが設けられた一の面が配線基板とは反対側に向くように、半導体チップが配線基板に搭載されている。
【００１２】
半導体チップの、配線基板とは反対側に向いた一の面に、第１の絶縁層が形成されている。第１の絶縁層上に、熱可塑性を有する第２の絶縁層が形成されている。導電性ワイヤの一端と他端との間の一部は第２の絶縁層に埋まっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、導電性ワイヤ同士の間、または導電性ワイヤと半導体チップとの間に短絡が生じることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における半導体装置の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った半導体装置の概略平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図１に示された半導体装置の製造工程を示すステップ図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、ワイヤボンディングの一例を詳細に示す概略図である。
【図５】第２の実施形態における半導体装置の概略断面図である。
【図６】第３の実施形態における半導体装置の概略断面図である。
【図７】第４の実施形態における半導体装置の概略平面図である。
【図８】第５の実施形態における半導体装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。図１では、半導体装置の構成を明示するため、封止樹脂の一部が示されていない。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った半導体装置の概略断面図である。
【００１７】
第１の実施形態では、ボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ：ＢＧＡ）型の半導体装置について詳細に説明する。しかし、本発明は、ＢＧＡ型の半導体装置に限定されず、様々なタイプの半導体装置であって良い。
【００１８】
半導体装置１０は、配線パターンが形成された配線基板１１と、半導体チップ１２と、導電性ワイヤ１３と、を有する。導電性ワイヤ１３は、半導体チップ１２と配線基板１１とを電気的に接続する。
【００１９】
配線基板１１は、例えば略四角形状をしている。配線基板１１は、絶縁性の基材１１ａと、基材１１ａに形成された配線パターン１１ｃと、基材１１ａの両面に設けられ、配線パターン１１ｃを保護する絶縁性の保護膜１１ｂと、を有する。絶縁性の基材１１ａは、例えば、ガラスエポキシ基板からなる。配線パターン１１ｃは、例えば銅（Ｃｕ）からなる。
【００２０】
保護膜１１ｂは、例えばソルダーレジストからなる。保護膜１１ｃは開口部を有しており、この開口部から配線パターン１１ｃの一部が露出している。配線基板の一の面９１において、配線パターンが露出した部分に、接続パット１７が配されている。配線基板の一の面９１とは反対側の他の面９２には、ランド２１が設けられている。ランド２１は、配線基板１１の配線パターン１１ｃと電気的に接続されている。
【００２１】
本実施形態では、配線基板の他の面９２に、複数のランド２１が格子状に配されている。配線基板の一の面９１に配された接続パッド１７と、これに対応する、配線基板の他の面９２に配されたランド２１とは、配線パターン１１ｃによって電気的に接続されている。
【００２２】
配線基板の他の面９２に設けられたランド２１には、導電性ボール２２が配されている。導電性ボール２２としては、例えば半田ボールが用いられる。導電性ボール２２は、例えばマザーボードへ半導体装置１０を実装するための接合材料として用いられる。
【００２３】
半導体チップ１２は、配線基板の一の面９１に、接合部材２０を介して搭載されている。接合部材２０としては、例えば、絶縁性の接着材やダイアタッチフィルム（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈｅｄ  Ｆｉｌｍ：ＤＡＦ）などが用いられる。
【００２４】
半導体チップ１２の、配線基板１１とは反対側に向けられた一の面１２ａには、所定の回路が形成されている。例えば、半導体チップ１２がＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である場合、当該回路はメモリ回路である。
【００２５】
本実施形態では、半導体チップの一の面１２ａの中央部に、複数の電極パッド１８が２列に配されていても良い。半導体チップ１２の電極パッド１８には、例えば金（Ａｕ）からなる金属バンプ１９が形成されている。電極パッド１８と導電性ワイヤ１３とを直接熱圧着することが可能であれば、金属バンプ１９は設けられていなくても良い。
【００２６】
導電性ワイヤ１３の一端は、配線基板１１の接続パッド１７と接続されている。導電性ワイヤ１３の他端は、電極パッド１８上の金属バンプ１９と接続されている。導電性ワイヤ１３は、例えば金からなるワイヤである。
【００２７】
半導体チップの一の面１２ａには、第１の絶縁層１４が形成されている。第１の絶縁層１４上に熱可塑性を有する第２の絶縁層１５が形成されている。第１の絶縁層１４は、導電性ワイヤを熱圧着する際に軟化しないものが用いられる。一例として、第１の絶縁層１４は熱硬化性樹脂からなる。そのような熱硬化性樹脂としては、たとえば、硬化温度が１４０度であるエポキシ樹脂が挙げられる。
【００２８】
第２の絶縁層１５は、熱可塑性を有するものが用いられる。第２の絶縁層１５は、導電性ワイヤ１３を熱圧着する際に軟化するものが用いられる。第２の絶縁層１５の一例としては、軟化温度が１５０℃程度であるエポキシ樹脂が挙げられる。
【００２９】
ここで、本明細書および特許請求の範囲において、「軟化」という用語は、単に軟らかくなるという意味だけでなく、溶融して液化するという意味も含むものとする。
【００３０】
本実施形態では、第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５が、半導体チップ１２の周辺部に配されていても良い。そして、配線基板１１の接続パッド１７から延びた導電性ワイヤ１３は、半導体チップ１２の上方を通って、半導体チップ１２上の金属バンプ１９に達している。そして、導電性ワイヤ１３の一部は、第２の絶縁層１５に埋まっている。ここで、導電性ワイヤ１３の一部は、第１の絶縁層１４に接していても良い。
【００３１】
本実施形態において、第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５は、半導体チップ１２の周辺部に、電極パッド１８の列に沿って形成されていても良い。半導体装置１０には、封止体１６が形成されていても良い。封止体１６は、少なくとも半導体チップ１２と導電性ワイヤ１３とを覆っている。封止体１６は、例えばエポキシ樹脂のような、絶縁性の熱硬化性樹脂が用いられる。
【００３２】
導電性ワイヤ１３は第２の絶縁層１５に埋め込まれているため、導電性ワイヤ１３に外力が印加されても変形し難い。したがって、半導体装置１０に封止体１６が形成される際、封止体１６の流れによる導電性ワイヤ１３の流れが防止される。これにより、導電性ワイヤ１３同士の間に短絡が生じることが防止される。
【００３３】
また、半導体チップ１２と第２の絶縁層１５との間には、第１の絶縁層１４が設けられているため、導電性ワイヤ１３と半導体チップ１２との間で短絡が生じることが防止される。
【００３４】
次に、上記の半導体装置１０の製造方法について説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、半導体装置の製造方法を示すステップ図である。図３では、半導体装置を断面的に示している。
【００３５】
まず、半導体チップ１２が搭載された配線基板１１を準備する（図３（ａ）参照。）。本実施形態では、配線基板は、多数個取りのガラスエポキシ配線基板である。配線基板１１は、上述したものと同様に、絶縁性の基材と、この基材に形成された配線パターンと、基材の両面に設けられ、配線パターンを保護する絶縁性の保護膜と、を有する。絶縁性の基材は、例えば、ガラスエポキシ基板からなる。配線パターンは例えば銅（Ｃｕ）からなり、絶縁性の保護膜は、例えばソルダーレジストからなる。
【００３６】
保護膜は開口部を有しており、この開口部から配線パターンの一部が露出している。配線基板の一の面９１において、配線パターンが露出した部分に、接続パット１７が配されている。配線基板の一の面９１とは反対側の、配線基板の他の面９２には、ランド２１が設けられている。ランド２１は、配線パターンを介して、接続パッド１７と電気的に接続されている。
【００３７】
複数の製品エリア３５を有する、多数個取りの配線基板１１には、ダイシングライン３４が形成されている。ダイシングライン３４は、配線基板の製品エリア３５間の切断予定の位置を示している。配線基板１１のそれぞれの製品エリア３５には、接合部材２０を介して半導体チップ１２が搭載されている。
【００３８】
半導体チップの、配線基板１１とは反対側に向けられた一の面１２ａには、電極パッド１８が形成されている。電極パッド１８は、半導体チップの一の面１２ａの中央部に設けられても良い。半導体チップ１２は、例えば、不図示のダイボンディング装置によって配線基板１１に搭載される。
【００３９】
半導体チップ１２の電極パッド１８には、導電性の金属バンプ１９が形成されている。高圧放電によって、導電性ワイヤの先端を溶融させて、導電性ワイヤの先端にボールを形成する。その後、当該ボールを電極パッドに超音波熱圧着し、当該ワイヤの後端を引き切ることで、電極パッド１８上に金属バンプ１９が形成される。金属バンプ１９は、例えばワイヤボンディング装置を用いて形成される。
【００４０】
次に、半導体チップの一の面１２ａに第１の絶縁層１４を形成し、第１の絶縁層１４上に熱可塑性を有する第２の絶縁層１５を形成する（図３（ｂ）参照。）。第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５は、半導体チップの一の面１２ａの周辺部に形成されることが好ましい。
【００４１】
第２の絶縁層１５は、後のワイヤボンディングステップ中に発せられる熱によって軟化するものが用いられる。第２の絶縁層１５としては、例えば、軟化温度が１５０℃程度であるエポキシ樹脂を用いることが出来る。
【００４２】
次に、配線基板１１と半導体チップ１２とを導電性ワイヤ１３によって電気的に接続する、ワイヤボンディングステップを行う（図３（ｃ）参照。）。ワイヤボンディングステップでは、導電性ワイヤの一端１３ａを配線基板の接続パッド１７に熱圧着し、導電性ワイヤの他端１３ｂを半導体チップの電極パッド１８に熱圧着するとともに、熱圧着する際に発せられる熱によって軟化した第２の絶縁層１５に導電性ワイヤの一端１３ａと他端１３ｂとの間の一部を埋め込む。
【００４３】
導電性ワイヤ１３としては、例えば金線が用いられる。導電性ワイヤ１３の熱圧着は、単に熱エネルギーを用いて圧着する方式のみでなく、超音波エネルギーを併用した超音波熱圧着であっても良い。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、ワイヤボンディングステップの一例を詳細に説明する。ワイヤボンディングステップは、例えばキャピラリ４１と呼ばれるボンディングツールを有するボンディング装置を用いて、実施される。
【００４５】
まず、キャピラリ４１の先端から導出された導電性ワイヤの一端１３ａを溶融させて、導電性ワイヤの一端１３ａをボール状に形成する。その後、図４（ａ）に示すように、導電性ワイヤの一端１３ａを、配線基板１１の接続パッド１７に熱圧着する。
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、所定の経路を辿ってキャピラリ４１を移動させる。具体的には、キャピラリ４１は、配線基板１１の接続パッド１７から、半導体チップ１２上の第２の絶縁層１５の上方を通って、半導体チップの電極パッド１８に向かって移動する。そして、電極パッド１８上の金属バンプ１９に、導電性ワイヤの他端１３ｂを熱圧着する。
【００４７】
もし可能であれば、導電性ワイヤの他端１３ｂを、電極パッド１８に直接熱圧着しても良い。
【００４８】
熱圧着の効率を高めるため、導電性ワイヤ１３をパッド１７，１８に熱圧着する際、導電性ワイヤ１３とパッド１７，１８のうちの少なくとも一方を加熱することが好ましい。導電性ワイヤ１３を加熱するには、キャピラリ４１の温度を上昇させれば良い。
【００４９】
導電性ワイヤ１３が第２の絶縁層１５に接触したときに、第２の絶縁層が軟化するように、導電性ワイヤ１３は第２の絶縁層１５の軟化温度以上に加熱されることが好ましい。
【００５０】
また、接続パッド１７および電極パッド１８を加熱するためには、配線基板１１を加熱すれば良い。配線基板１１は、例えば、配線基板１１を保持するステージの温度を上昇させることで加熱される。第２の絶縁層１５が軟化するように、配線基板１１は第２の絶縁層１５の軟化温度以上に加熱されることが好ましい。
【００５１】
上記のように、本実施形態では、ワイヤボンディング中に第２の絶縁層１５を加熱して、第２の絶縁層１５を軟化させる。そして、軟化した第２の絶縁層１５に導電性ワイヤ１３を埋め込む。
【００５２】
このように、第２の絶縁層１５は導電性ワイヤ１３を熱圧着する際に軟化するため、導電性ワイヤ１３が変形することなく、導電性ワイヤの一部が第２の絶縁層１５に埋め込まれる。これにより、導電性ワイヤ同士の間で短絡が生じることが防止される。
【００５３】
第２の絶縁層１５の高さは、電極パッド１８上の金属バンプ１９よりも高いことが好ましい。これにより、導電性ワイヤの他端１３ｂを金属バンプ１９に熱圧着する際、導電性ワイヤの一端１３ａと他端１３ｂとの間の一部が、第２の絶縁層１５に接触し、第２の絶縁層１５に埋め込まれる。
【００５４】
ワイヤボンディングステップが終了した後、第２の絶縁層１５は冷えて硬化する。これにより、導電性ワイヤ１３が、第２の絶縁層１５によって安定に固定される。したがって、導電性ワイヤ１３に外力が印加されても、導電性ワイヤが変形することが抑制される。
【００５５】
第１の絶縁層１４は、導電性ワイヤを熱圧着する際に軟化しないものであることが好ましい。これは、ワイヤボンディングステップにおいて、第２の絶縁層１５に埋め込まれた導電性ワイヤ１３が半導体チップ１２に接触することを防止し、導電性ワイヤと半導体チップとの間に短絡が生じることを防止するからである。
【００５６】
導電性ワイヤ１３が半導体チップ１２に接触することを防止する目的のため、第１の絶縁層１４は、半導体チップの一の面９１の周辺部に形成されることが好ましい。これは、配線基板の接続パッド１７と半導体チップの電極パッド１８との間に導電性ワイヤ１３が張られると、半導体チップ１２の縁部に導電性ワイヤが接触する虞があるからである。この場合、ワイヤボンディングステップにおいて、導電性ワイヤ１３の一部が、第１の絶縁層１４上の第２の絶縁層１５に接触し、導電性ワイヤ１３の一部が第２の絶縁層１５に埋め込まれることになる。
【００５７】
上記実施形態では、導電性ワイヤは、配線基板の接続パッド１７から第２の絶縁層１５に向かって延ばされ、第２の絶縁層を通って半導体チップの電極パッド１８に向かって延ばされた。これに限定されず、導電性ワイヤは、半導体チップの電極パッド１８から第２の絶縁層１５に向かって延ばされ、第２の絶縁層を通って配線基板の接続パッド１７に向かって延ばされても良い。
【００５８】
第１の絶縁層１４は、導電性ワイヤを熱圧着する際に発せられる熱によって硬化する、熱硬化性の樹脂であっても良い。この場合、第１の絶縁層１４の硬化温度は、第２の絶縁層１５の軟化温度よりも低いことが好ましい。これにより、第２の絶縁層１５が軟化する前に、第１の絶縁層１４が硬化するため、第１の絶縁層１４と第２の絶縁層１５が混ざる虞が低減される。第１の絶縁層１４としては、例えば、硬化温度が１４０度以下であるエポキシ樹脂を用いることができる。
【００５９】
導電性ワイヤ１３の一部は第２の絶縁層１５に埋め込まれるため、小さい直径、例えば１５μｍ程度の直径の導電性ワイヤであっても、低ループでワイヤボンディングが可能となる。また、半導体チップの中央部に電極パッドがあり、導電性ワイヤ１３が長くなる場合にも、低ループでワイヤボンディングが可能となる。そのため、導電性ワイヤ１３を短くすることができ、コストの削減を図ることができる。
【００６０】
第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５には、別個の接着材が付着される必要はない。そのため、第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５の合計の膜厚は、接着材が塗布された、２つのポリイミドテープの合計の厚みよりも小さくすることができる。第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５の膜厚は、例えば、５０μｍ程度にすることができる。また、第２の絶縁層１５は、一端軟化した後に硬化されるため、第１の絶縁層１４と第２の絶縁層１５との間に空隙が生じることが防止される。
【００６１】
本実施形態では、ボールボンディングを利用した導電性ワイヤの接続について説明したが、たとえば、導電性ワイヤはウェッジボンディングを利用して接続されても良い。
【００６２】
次に、ウエハ状の配線基板１１に封止体１６を形成する（図３（ｄ）参照。）。本実施形態では、封止体の一例として、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いる。封止体１６は、少なくとも半導体チップ１２および導電性ワイヤ１３を覆うようにする。
【００６３】
本実施形態では、配線基板１１に封止体１６を一体的に形成する。封止体１６は、例えば不図示のトランスファーモールド装置を用いて形成される。トランスファーモールド装置は、上型と下型とからなる成型金型を含んでいる。成型金型の内部には、封止体１６の形状に形作られたキャビティが形成されている。この成型金型で、配線基板１１を型閉めし、キャビティ内に封止体１６を流入させる。キャビティ内に封止体１６を充填した後、封止体１６を熱硬化させる。
【００６４】
成型金型のキャビティに封止体を流入する際、封止体１６の流れよって、導電性ワイヤ１３に外力が印加される。本実施形態では、導電性ワイヤ１３の一部が第２の絶縁層１５に埋め込まれているため、導電性ワイヤ１３の流れが抑制される。したがって、導電性ワイヤ同士の間に生じる短絡が防止され、その結果、半導体装置製造の歩留りが向上する。
【００６５】
また、導電性ワイヤ１３が低ループ化されているため、封止体１６の厚みを小さくすることができ、半導体装置の薄型化が可能となる。
【００６６】
次に、配線基板の他の面９２に設けられたランド２１に、導電性ボール２２を搭載する（図３（ｅ）参照。）。導電性ボール２２としては、例えば半田ボールが用いられる。導電性ボールは、例えばマウントツール３１によって搭載される。
【００６７】
マウントツール３１は、複数の吸着孔を有しており、吸引によって半田ボールを吸着孔に保持することができる。マウントツール３１の吸着孔は、配線基板１１のランド２１の位置に合わせて形成されている。
【００６８】
マウントツール３１は、吸着孔に保持した導電性ボール２２を、ランド２１上に一括載置する。導電性ボール２２の載置後、配線基板１１を所定の温度でリフローして、ランド２１上に導電性ボール２２が搭載される。
【００６９】
次に、配線基板１１をダイシングライン３４に沿って切断し、個々の半導体装置に分離する（図３（ｆ）参照。）。この作業は、不図示のダイシング装置によって実施できる。
【００７０】
具体的には、配線基板１１上の封止体１６をダイシングテープ３３に接着し、ダイシングテープによって配線基板１１を支持する。この状態で、ダイシングブレード３２によって配線基板１１を切断して、配線基板１１を個片化する。その後、個々の半導体装置をダイシングテープ３３からピックアップする。
【００７１】
本実施形態では、多数個取りの配線基板１１に一括で封止体１６を形成した後、個々の半導体装置に分割する、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）方式の製造方法が説明されている。しかし、この方式に限らず、個々の半導体装置毎に分離された封止体１６を形成しても良い。
【００７２】
配線基板１１の縁には、位置決め用の孔が形成された枠部があっても良い。これにより、各製造ステップにおいて、配線基板１１の搬送および位置決めを行うことができる。
【００７３】
図５は、第２の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。第２の実施形態の半導体装置５０は、複数の半導体チップが搭載された、ＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｈｉｐ  Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置である。以下、第１の実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００７４】
半導体装置５０は、第１の半導体チップ５２、第２の半導体チップ５３、配線基板１１および導電性ワイヤ１３を有する。第２の実施形態では、配線基板１１の中央に開口部５１ａが形成されている。
【００７５】
第２の半導体チップ５３は、接合部材５５を介して配線基板１１に搭載されている。第１の半導体チップ５２は、第２の半導体チップ５３を介して配線基板に搭載されている。具体的には、第１の半導体チップ５２と第２の半導体チップ５３との間には、接合部材５４が設けられている。第１の半導体チップ５２は、第１の実施形態で示された半導体チップと同様の構成を有している。
【００７６】
接合部材５５は、配線基板の開口部５１ａと同じ位置に開口部を有している。そして、第２の半導体チップの電極パッド５８が、配線基板１１の開口部に位置している。第２の半導体チップの電極パッド５８と配線基板１１とを接続する導電性ワイヤ５７は、第２の半導体チップの電極パッド５８から、配線基板の開口部５１ａを通って、配線基板のランドが設けられた面９２に形成された接続パッド５９に接続している。
【００７７】
配線基板の開口部５１ａには、封止体５６が充填されている。封止体５６は、少なくとも第２の半導体チップおよび導電性ワイヤ５７を覆っている。
【００７８】
第１の半導体チップ５２の、配線基板１１とは反対側に向いた一の面１２ａには、電極パッド１８が設けられている。また、第１の実施形態と同様に、第１の半導体チップの一の面１２ａには、第１の絶縁層１４が形成されている。第１の絶縁層１４上には、熱可塑性を有する第２の絶縁層１５が形成されている。
【００７９】
そして、第１の半導体チップ５２の電極パッド１８と配線基板１１の接続パッド１７とを接続する導電性ワイヤ１３の一部が、第２の絶縁層１５に埋まっている。
【００８０】
第２の実施形態の半導体装置では、第１の半導体チップ５２と配線基板１１とを電気的に接続する導電性ワイヤ１３に関して、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、１つの配線基板１１に複数の半導体チップ５２，５３が搭載されるため、半導体装置の大容量化および高機能化を図ることができる。
【００８１】
図６は、第３の実施形態における半導体装置の概略断面図である。第３の実施形態における半導体装置は、複数の半導体チップが搭載されたＭＣＰ型の半導体装置である。以下、第１の実施形態と同様な構成部分に関する説明は省略する。
【００８２】
第３の実施形態の半導体装置６０は、配線基板１１の一の面９１に半導体チップ１２が搭載されており、その半導体チップ１２上に別の半導体チップ１２が搭載されている。半導体チップ１２としては、例えばＤＲＡＭチップを用いることができる。
【００８３】
２つの半導体チップ１２同士の間には、絶縁性の接合部材６３（例えばＤＡＦ）が設けられている。また、下層の半導体チップと配線基板１１との間にも絶縁性の接合部材６３が設けられている。
【００８４】
半導体チップ１２の一の面１２ａには、それぞれ、第１の絶縁層１４が形成されており、第１の絶縁層１４上に熱可塑性を有する第２の絶縁層１５が形成されている。配線基板の接続パッド１７と、これに対応する半導体チップの電極パッド１８とは、それぞれ導電性ワイヤ１３により接続されている。導電性ワイヤ１３は第２の絶縁層１５に埋まっている。
【００８５】
第３の実施形態における半導体装置では、第１の実施形態の半導体装置と同様に、導電性ワイヤ同士の間で生じる短絡、および導電性ワイヤと半導体チップとの間で生じる短絡が防止される。
【００８６】
また、互いに積層される複数の半導体チップが同様の構造を有する場合、配線基板１１に形成される配線パターンが簡易化され、半導体装置の電気的特性の向上を図ることができる。
【００８７】
本実施形態では、２つの半導体チップが積層された半導体装置について説明したが、３つ以上の半導体チップが積層されていても良い。３つ以上の半導体チップが積層される場合には、第２の実施形態で説明されたように、最下層の半導体チップの、電極パッドが設けられた一の面が、配線基板側に向けられていても良い。
【００８８】
図７は、第４の実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。図７では、半導体装置の構成を明示するため、封止体の一部が示されていない。以下、第１の実施形態の半導体装置と同様な構成についての説明は省略する。
【００８９】
第１の実施形態における半導体装置では、複数の導電性ワイヤ１３の全てが、第２の絶縁層１５に埋め込まれている。しかし、第４の実施形態における半導体装置７０では、複数の導電性ワイヤのうちの一部の導電性ワイヤ７３が、第２の絶縁層１５上に配されている。これにより、複数の導電性ワイヤのうちの一の導電性ワイヤ１３と、他の導電性ワイヤ７３とを、交差させることができる。
【００９０】
このように交差する２つの導電性ワイヤが、第２の絶縁層１５によって離間されているため、導電性ワイヤ同士の間で短絡が生じることが防止される。これにより、半導体装置７０の配線の自由度が向上する。
【００９１】
図８は、第５の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。図８では、半導体装置の構成を明示するため、封止体の一部が示されていない。以下、第１の実施形態の半導体装置と同様な構成についての説明は省略する。
【００９２】
半導体装置８０が有する半導体チップ１２上には、第１の絶縁層１４が形成されており、第１の絶縁層１４上に第２の絶縁層１５が形成されている。第５の実施形態における半導体装置８０では、さらに第２の絶縁層１５上に第３の絶縁層８４が形成されており、第３の絶縁層８４上に第４の絶縁層８５が形成されている。
【００９３】
ここで、第３の絶縁層８４は第１の絶縁層１４と同様のものを用いることができ、第４の絶縁層８５は第２の絶縁層１５と同様のものを用いることができる。つまり、第４の絶縁層８５は、熱可塑性を有する絶縁層である。
【００９４】
複数の導電性ワイヤのうちの一部１３は、第２の樹脂層１５に埋め込まれている。また、複数の導電性ワイヤのうちの他の導電性ワイヤ７３は、第４の樹脂層８５に埋め込まれている。このようにして、第４の実施形態の半導体装置と同様に、２つの導電性ワイヤを交差させることができる。第５の実施形態における半導体装置では、２つの交差する導電性ワイヤは、第３の絶縁層８４によって離間している。
【００９５】
第５の実施形態における半導体装置は、次のようにして製造される。まず、上述したように、半導体チップ１２を配線基板１１に搭載し、半導体チップ１２上に第１の絶縁層１４を形成した後、第１の絶縁層１４上に第２の絶縁層１５を形成する。
【００９６】
この後、下方の導電性ワイヤ１３を、配線基板１１の接続パッド１７および半導体チップ１２の電極パッド１８に熱圧着するとともに、下方の導電性ワイヤ１３の一部を第２の絶縁層１５に埋め込む。
【００９７】
次に、第２の絶縁層１５上に第３の絶縁層８４を形成し、第３の絶縁層８４上に熱可塑性を有する第４の絶縁層８５を形成する。そして、上方の導電性ワイヤ７３を、配線基板１１の接続パッド１７および半導体チップ１２の電極パッド１８に熱圧着するとともに、上方の導電性ワイヤ７３の一部を第４の絶縁層８５に埋め込む。
【００９８】
第３の絶縁層８４は、ワイヤボンディングステップにおいて、上方の導電性ワイヤ７３が、第２の絶縁層１５に埋め込まれることを防止する。第４の絶縁層８５は、熱圧着時に発せられる熱によって軟化するため、導電性ワイヤ７３が、変形することなく、第４の絶縁層８５に埋め込まれる。このようにして、導電性ワイヤ１３，７３に外力が印加されても、導電性ワイヤの流れが抑制される。
【００９９】
このように、半導体チップ１２上に絶縁層１４，１５，８４，８５を積層し、絶縁層同士の間に導電性ワイヤ１３を通すことで、導電性ワイヤ同士の間で短絡が生じることが防止される。絶縁層の積層数は制限されることなく、熱硬化性の絶縁層と熱可塑性を有する絶縁層とが順番に積層されていて良い。この場合、導電性ワイヤは、熱可塑性を有する絶縁層に埋め込まれることになる。
【０１００】
上記実施形態では、半導体チップ１２の電極パッド１８は半導体チップの一の面１２ａの中央部に配されており、第１の絶縁層１４および第２の絶縁層１５は半導体チップの一の面１２ａの周辺部に配されている。しかし、配線基板の接続パッドから半導体チップの電極パッドまで延びる導電性ワイヤの一部を、第２の絶縁層に埋めることができれば、電極パッド、第１の絶縁層および第２の絶縁層の位置は任意に変更可能である。
【０１０１】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０，５０，６０，７０，８０    半導体装置
１１    配線基板
１１ａ  基材
１１ｂ  保護膜
１１ｃ  配線パターン
１２    半導体チップ
１２ａ  半導体チップの一の面
１３，５７，７３    導電性ワイヤ
１３ａ  導電性ワイヤの一端
１３ｂ  導電性ワイヤの他端
１４，８４    第１の絶縁層
１５，８５    第２の絶縁層
１６，５６    封止体
１７，５９    接続パッド
１８，５８    電極パッド
１９    金属バンプ
２０，５４，５５，６３    接合部材
２１    ランド
２２    導電性ボール
３１    マウントツール
３２    ダイシングブレード
３３    ダイシングテープ
３４    ダイシングライン
３５    製品エリア
４１    キャピラリ
５１ａ  配線基板の開口部
５２    第１の半導体チップ
５３    第２の半導体チップ
９１    配線基板の一の面
９２    配線基板の他の面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005619381.tif 000008
【図８】
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